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        內燃式改為頂燃式 熱風爐更添活力

        內燃式改為頂燃式 熱風爐更添活力

        • 分類:懸鏈線技術
        • 作者:
        • 來源:
        • 發布時間:2021-05-15 20:28
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        【概要描述】

        內燃式改為頂燃式 熱風爐更添活力

        【概要描述】

        • 分類:懸鏈線技術
        • 作者:
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        • 發布時間:2021-05-15 20:28
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        內燃式改為頂燃式  熱風爐更添活力

        ——豫興公司董事長劉世聚一席談

         

         

        夏杰生

         

            河南省豫興熱風爐工程技術有限公司(以下簡稱豫興公司)對建龍集團山西建龍鋼鐵6號高爐配套的內燃式熱風爐結構在爐殼、送風管道、爐箅子、火井墻和蓄熱室大墻不變的條件下,實施頂燃式懸鏈線拱頂優化改造后,自2017315日再次投產以來,至今已經穩定運行16個多月,風溫最高達到1280℃,取得優良的改造效果。

        將傳統熱風爐改造成頂燃式乃大勢所趨

            據豫興公司董事長劉世聚介紹,目前國內運行的外燃式和內燃式熱風爐雖有很多優點,但也有各自的缺陷:外燃式熱風爐投資大、占地面積大,內燃式熱風爐易發生火井短路、爐壁剝落、穿洞、火井上部掉磚。頂燃式熱風爐與上述外燃式和內燃式相比較,具有投資省、風溫高、結構相對穩定等優點,從而受到鋼鐵企業青睞。很多煉鐵廠都將其非頂燃式熱風爐改造成頂燃式熱風爐。這一發展趨勢導致目前國內頂燃式熱風爐所占比例已達到60%~80%。

            國內頂燃式熱風爐大致可分為國外型、仿國外型、賽迪豫興旋流交錯型和豫興懸鏈線型等四大主流技術。前3種頂燃式熱風爐的外形如保齡球狀。其內部結構分為預燃室、燃燒室、蓄熱室三大段。與國外型和仿國外型一樣,豫興懸鏈線頂燃式熱風爐依然采用三段式結構,并采用環形燃燒器上噴混合燃燒技術,燃燒器設置在拱頂拱角之下,與蓄熱室平行。此型熱風爐目前在國內運行數百座。豫興旋流交錯型頂燃式熱風爐,外形雖然也和國外型差不多,但其內部采用預燃室、燃燒室拱頂、燃燒室大墻和熱風出口、蓄熱室四段式結構。

            建龍集團山西建龍6號高爐設計有效爐容為1380m3,配置了3座內燃式熱風爐,采用純高爐煤氣,利用煙氣余熱對空氣、煤氣雙預熱各150℃,蓄熱體采用單位換熱面積40m27孔(?40mm)格子磚。該熱風爐自投產至改造前,長達9年運行風溫在1130~1150℃。由于熱風爐的火井頻繁出現短路,風溫較低,與目前強化煉鐵、提高風溫和節能環保低成本高效率運行的目標相差甚遠。因此,山西建龍經報請集團公司批準,確定以招投標方式對該熱風爐進行頂燃式技術優化改造,并最終篩選具有資質和業績的3家國內外冶金工程技術公司參與競標。

        改造方案省時、省力、降本增效

            招標結果揭曉,豫興公司提出的改造方案一舉中標。

            招標方建龍集團專家經過詳細的技術交流、溝通對比后認為,豫興公司中標的方案具有以下優點:一是改造總投資只需2500萬元,比未中標單位的改造方案節省38%~49%,具有絕對性價比的優勢;二是改造工期超短,可以很快實現投產見效,比其他兩家的工期分別縮短40天、20天;三是改造后的熱風爐結構穩定,使用壽命長,可以滿足節能環保要求;四是風溫高,改造后風溫比改造前風溫可提高100~150℃。

            其具體的改造方案如下:

            一是火井的優化改造。經過進爐考察,豫興發現該熱風爐眼睛型板框狀結構的火井墻有多條1cm~3cm的裂縫,除了火井上部有歪倒變形、眼睛角部位有縫隙外,其結構基本處于完好狀態,火井總標高為35m。豫興依據熱風爐優化設計改造以及蓄熱換熱面積和重量計算,確定火井和蓄熱室大墻只須同步拆除至標高26米處。其26米處蓄熱室端繼續往下拆除一部分,用硅質耐火磚進行補砌,相應的蓄熱室大墻與火井墻外端按一樣的方式進行補砌?;鹁畠炔?,將火井隔墻端部加厚至穩定的厚度,采用穩定耐高溫的硅磚砌筑,火井內部靠近蓄熱室大墻端采用稍微薄一點的加固硅磚砌筑。其熱風出口對應部位的火井采用高鋁系列耐火磚砌筑。至此,火井結構優化改造完成。改造后的火井可以適應1200~1300℃風溫的輸送需求,并完全可以實現20年的使用壽命。

            二是蓄熱室的優化改造。在該熱風爐拆除相應的標高后,豫興對火井蓄熱室端的墻體裂縫采用耐火纖維棉進行壓實填充,使蓄熱室格子磚由原來的標高35m降至24m;將原來41m2換熱面積的40mm孔徑7孔格子磚優化設計為換熱面積為55.69m2的孔孔互通高效1925mm格子磚,使格子磚單位換熱面積提高了35.8%,大大提高了蓄熱換熱能力和風溫;格子磚采用三段式,上部采用硅質耐火格子磚,中部采用紅柱石高鋁格子磚過渡,下部采用紅柱石黏土格子磚。格子磚的綜合使用壽命將達到20年。

            三是爐箅子的優化改造。該熱風爐爐箅子為梅花孔結構,爐子拆后,其爐箅子和支柱橫梁均保持完好,沒有變形損壞跡象。因此,豫興設計一套過渡鑄鐵格子磚,將下部的大孔徑爐箅子和上部25mm19孔耐火格子磚科學搭配,使之起到承上啟下的過渡作用。此舉既利用了爐箅子和支柱,又達到利舊且采用高效格子磚的目的。

        四是燃燒器結構的優化設計。豫興對該熱風爐燃燒器結構進行設計時,將煤氣環道設計在下部、空氣環道設計在上部。由于該熱風爐拱頂直段是直接支撐在爐殼之上,拱頂直段大墻太短,無法設計足夠高足夠流量的煤氣環道和空氣環道,因此,豫興采用低矮煤氣環道,也為了煤氣的進氣量更加均勻,設置外部煤氣環管,采用3個煤氣入口的方式連接煤氣環道,這樣既可使煤氣環道降低高度而穩定,又使煤氣在環道內分布均勻。豫興采用直接插入的方式設置空氣環道,在煤氣環道和空氣環道中間采用交錯的上升噴管和下降噴管,連接煤氣噴嘴和空氣噴嘴并進入一個帶上翹角度和旋流角度的燃燒噴嘴內,煤氣空氣混合燃燒噴出,即實現高效、均勻、完全燃燒火焰。燃燒器采用紅柱石高鋁耐火磚,具有一定的高溫抗熱震性能。燃燒器設計結構穩定,安全,使用壽命可以達到20年。

        五是懸鏈線拱頂結構的優化設計。利用較有優勢的懸鏈線拱頂爐殼,進行懸鏈線拱頂結構設計,是保證熱風爐穩定高風溫的前提。豫興對該熱風爐直段和懸鏈線拱頂下部采用了紅柱石高鋁磚,上部至拱頂塞頭部位采用耐高溫的硅磚。墻體設計厚度根據原爐殼和燃燒器結構靈活確定。改造后的拱頂燃燒和送風溫差低于100℃,該結構是穩定壽命可達20年以上的最佳結構。

        六是外部管網的對接。由于該內燃式熱風爐的爐殼和火井利舊,熱風主管和熱風出口結構沒有改變,但改造后其煤氣和空氣入口就由低位變為高位,因此,必須將煤氣管道和空氣管道加高20多米來對接對應的入口。其煤氣和空氣管道基本不采用耐火磚砌筑,因此,優化改造非常方便。改造后的煤氣和空氣流量能滿足1300℃高風溫的輸送。

            七是氮氣安全吹掃。豫興熱風爐的燃燒器的直徑較大,燃燒功率也大,是實現高效高風溫的最佳技術。但由于煤氣環道直徑較大,環道空間較大,煤氣在環道中殘存量增大,當煤氣閥門關閉時,環道處于零壓力狀態,空氣在正壓作用下易通過較多的煤氣噴嘴孔均勻地被壓進煤氣環道,造成快速混合燃燒急劇膨脹而發生重大事故。因此,當煤氣閥門關閉時,以最快最短時間將氮氣吹進煤氣環道來快速稀釋殘存的煤氣,實現安全吹掃。需要說明的是,不能為了節省氮氣、節約成本而減少氮氣噴吹量和吹掃時間,更不能停止使用氮氣吹掃。安全操作就是完全按照設計的程序進行操作,熱風爐長壽穩定才能有保障。

            八是煙道廢氣預熱的節能利用。豫興在改造該熱風爐的時候,不管煤氣熱值高低對風溫的影響有多大,都利用煙道余熱進行空氣、煤氣雙預熱,這也是提高風溫、節能降耗的一個重要步驟。經驗證明,煤氣溫度每提高100℃,理論燃燒溫度可以提高48℃;空氣溫度每提高100℃,理論燃燒溫度可以提高33℃。豫興通過預熱換熱,可使理論燃燒溫度自動提高107℃左右(煤氣溫度提高100℃,空氣溫度提高180℃),扣除熱風爐自然散熱率損失,提高100℃雙氣預熱可使風溫有效提高70~80℃。

        實踐證明用戶的選擇正確

            該熱風爐最終改造工期約為100天(與高爐同步同工期改造,單就熱風爐正常改造僅需50~60天),自201612月中旬進駐開始施工,于2017315日點火烘爐投產,經過16個多月的穩定運行,其最高操作風溫達到1280℃。后經過豫興和建龍的商討,由于建龍保留原熱風管道耐火磚利舊沒有更換和改造,無法保障長期1250℃以上風溫的輸送和安全操作,因此,其風溫基本控制在1220~1240℃。

            豫興公司上述成功改造的實例充分證明:利用內燃式熱風爐的外殼、蓄熱室大墻、火井墻、爐箅子,采用高效格子磚,對其進行技術改造,可提高風溫,穩定結構,實現高風溫且長壽,降低投資,還可使企業快速優化大修實現投產見效。上述實例是煉鐵企業今后內燃式熱風爐改造為穩定高風溫頂燃式熱風爐的成功典范。

         

        河南省豫興熱風爐工程技術有限公司

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